Demonstration of a Ge/GeSn/Ge quantum-well microdisk resonator on silicon: Enabling high-quality Ge(Sn) materials for micro-and nanophotonics

Nano Letters

Volumn 14, Issue 1, 2014, Pages 37-43

  Chen, Robert ^a   Gupta, Suyog ^a   Huang, Yi Chiau ^b   Huo, Yijie ^a   Rudy, Charles W ^a   Sanchez, Errol ^b   Kim, Yihwan ^b   Kamins, Theodore I ^a   Saraswat, Krishna C ^a   Harris, James S ^a  

^a Stanford University   (United States)

^b APPLIED MATERIALS INC   (United States)

Author keywords

Germanium tin; lasers; microdisk resonators; nanophotonics; silicon photonics

Indexed keywords

GERMANIUM TINS; HIGH QUALITY; LASER DESIGNS; MICRODISK RESONATORS; MICRODISKS; PHOTOLUMINESCENCE MEASUREMENTS; SILICON PHOTONICS; STRONG LUMINESCENCE;

GERMANIUM; LASERS; NANOPHOTONICS; PHOTONICS; SEMICONDUCTOR QUANTUM WELLS; SILICON; TIN; WHISPERING GALLERY MODES;

RESONATORS;

EID: 84892165155     PISSN: 15306984     EISSN: 15306992     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/nl402815v     Document Type: Article

References (61)

1. Michel, J.; Liu, J.; Kimerling, L. C. Nat. Photonics 2010, 4, 527-534
2. Kuo, Y.-H.; Lee, Y. K.; Ge, Y.; Ren, S.; Roth, J. E.; Kamins, T. I.; Miller, D. A. B.; Harris, J. S. Nature 2005, 437, 1334-1336
3. Huo, Y.; Lin, H.; Chen, R.; Makarova, M.; Rong, Y.; Li, M.; Kamins, T. I.; Vuckovic, J.; Harris, J. S. Appl. Phys. Lett. 2011, 98, 011111
4. Nam, D.; Sukhdeo, D.; Roy, A.; Balram, K. C.; Cheng, S.-L.; Huang, K. C.-Y.; Yuan, Z.; Brongersma, M.; Nishi, Y.; Miller, D.; Saraswat, K. Opt. Express 2011, 19, 154117
5. Jain, J. R.; Hryciw, A.; Baer, T. M.; Miller, D. A. B.; Brongersma, M. L.; Howe, R. T. Nat. Photonics 2012, 6, 395-405
6. Nam, D.; Sukhdeo, D.; Cheng, S.-L.; Roy, A.; Huang, K. C.-Y.; Brongersma, M.; Nishi, Y.; Saraswat, K. Appl. Phys. Lett. 2012, 100, 131112
7. Süess, M. J.; Geiger, R.; Minamisawa, R. A.; Schiefler, G.; Frigerio, J.; Chrastina, D.; Isella, G.; Spolenak, R.; Faist, J.; Sigg, H. Nat. Photonics 2013, 7, 466-472
8. Liu, J.; Sun, X.; Pan, D.; Wang, X.; Kimerling, L. C.; Koch, T. L.; Michel, J. Opt. Express 2007, 15, 11272
9. Liu, J.; Sun, X.; Kimerling, L. C.; Michel, J. Opt. Lett. 2009, 4, 1738-1740
10. Camacho-Aguilera, R. E.; Cai, Y.; Patel, N.; Bessette, J. T.; Romagnoli, M.; Kimerling, L. C.; Michel, J. Opt. Express 2012, 20, 164840
11. Fitzgerald, E. A.; Freeland, P. E.; Asom, M. T.; Lowe, W. P.; Macharrie, R. A., Jr.; Weir, B. E.; Kortan, A R.; Thiel, F. A.; Xie, Y.-H.; Sergent, A. M.; Cooper, S. L.; Thomas, G. A.; Kimerling, L. C. J. Electron. Mater. 1992, 20, 489-501
12. Soref, R. A.; Friedman, L. Superlattices Microstruct. 1993, 14, 189-193
13. D'Costa, V. R.; Cook, C. S.; Birdwell, A. G.; Littler, C. L.; Canonico, M.; Zollner, S.; Kouvetakis, J.; Menéndez, J. Phys. Rev. B 2006, 73, 125207
14. Mooontragoon, P.; Ikonic, Z.; Harrison, P. Semicond. Sci. Technol. 2007, 22, 742-748
15. Yin, W.-J.; Gong, X.-G. Phys. Rev. B 2008, 78, 161203(R)
16. Gupta, S.; Magyari-Köpe, B.; Nishi, Y.; Saraswat, K. C. J. Appl. Phys. 2013, 113, 073707
17. He, G.; Atwater, H. A. Phys. Rev. Lett. 1997, 79, 1937-1940
18. Ladrón de Guevara, H. P.; Rodríguez, A. G.; Navarro-Contreras, H.; Vidal, M. A. Appl. Phys. Lett. 2004, 84, 4532
19. Mathews, J.; Beeler, R. T.; Tolle, J.; Xu, C.; Roucka, R.; Kouvetakis, J.; Menendez, J. Appl. Phys. Lett. 2010, 97, 221912
20. Chen, R.; Lin, H.; Huo, Y.; Hitzman, C.; Kamins, T. I.; Harris, J. S. Appl. Phys. Lett. 2011, 99, 181125
21. Lin, H.; Chen, R.; Lu, W.; Huo, Y.; Kamins, T. I.; Harris, J. S. Appl. Phys. Lett. 2012, 100, 102109
22. Dutt, B.; Lin, H.; Sukhdeo, D. S.; Vulovic, B. M.; Gupta, S.; Nam, D.; Saraswat, K. C.; Harris, J. S., Jr. IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 2013, 19, 1502706
23. Chang, S.-W.; Chuang, S. L. IEEE J. Quantum Electron. 2007, 43, 249-256
24. Chang, G.-E.; Chang, S.-W.; Chuang, S. L. Opt. Express 2009, 17, 11246-11258
25. Sun, G.; Soref, R. A.; Cheng, H. H. J. Appl. Phys. 2010, 108, 033107
26. Sun, G.; Soref, R. A.; Cheng, H. H. Opt. Express 2010, 18, 19957-19965
27. Zhu, Y.-H.; Xu, Q.; Fan, W.-J.; Wang, J.-W. J. Appl. Phys. 2010, 107, 073108
28. Lieten, R. R.; Seo, J. W.; Decoster, S.; Vantomme, A.; Peters, S.; Bustillo, K. C.; Haller, E. E.; Menghini, M.; Locquet, J.-P. Appl. Phys. Lett. 2013, 102, 052106
29. Fang, Y.-Y.; Tolle, J.; Roucka, R.; Chizmeshya, A. V. G.; Kouvetakis, J.; D'Costa, V. R.; Menéndez, J. Appl. Phys. Lett. 2007, 90, 061915
30. Takeuchi, S.; Sakai, A.; Nakatsuka, O.; Ogawa, M.; Zaima, S.; Ogawa, M.; Sakai, A. Appl. Phys. Lett. 2008, 92, 231916
31. Grzybowski, G.; Beeler, R. T.; Jiang, L.; Smith, D. J.; Kouvetakis, J.; Menendez, J. Appl. Phys. Lett. 2012, 101, 072105
32. Chen, R.; Huang, Y.-C.; Gupta, S.; Lin, A. C.; Sanchez, E.; Kim, Y.; Saraswat, K. C.; Kamins, T. I.; Harris, J. S. J. Cryst. Growth 2013, 365, 29-34
33. Vincent, B.; Gencarelli, F.; Bender, H.; Merckling, C.; Douhard, B.; Petersen, D. H.; Hansen, O.; Henrichsen, H. H.; Meersschaut, J.; Vandervorst, W.; Heyns, M.; Loo, R.; Caymax, M. Appl. Phys. Lett. 2011, 99, 152103
34. Wirths, S.; Tiedemann, A. T.; Ikonic, Z.; Harrison, P.; Holländer, B.; Stoica, T.; Mussler, G.; Myronov, M.; Hartmann, J. M.; Grützmacher, D.; Buca, D.; Mantl, S. Appl. Phys. Lett. 2013, 102, 192103
35. Chuang, S. L. Physics of Optoelectronic Devices; Wiley: New York, 1995.
36. Gayral, B.; Gérard, J. M.; Lemaiître, A.; Dupuis, C.; Manin, L.; Pelouard, J. L. Appl. Phys. Lett. 1999, 75, 1908
37. Vahala, K. J. Nature 2003, 424, 839-846
38. Armani, D. K.; Kippenberg, T. J.; Spillane, S. M.; Vahala, K. J. Nature 2003, 421, 921-928
39. Kippenberg, T. J.; Spillane, S. M.; Vahala, K. J. Phys. Rev. Lett. 2004, 93, 083904
40. Luan, H.-C.; Lim, D. R.; Lee, K. K.; Chen, K. M.; Sandland, J. G.; Wada, K.; Kimerling, L. C. Appl. Phys. Lett. 1999, 75, 2909
41. Nayfeh, A.; Chui, C. O.; Saraswat, K. C.; Yonehara, T. Appl. Phys. Lett. 2004, 85, 2815
42. Choi, D.; Ge, Y.; Harris, J. S.; Cagnon, J.; Stemmer, S. J. Cryst. Growth 2008, 310, 4273-4279
43. Kobayashi, S.; Nishi, Y.; Saraswat, K. C. Thin Solid Films 2010, 518, S136-S139
44. Kumar, A.; Gencarelli, F.; Kambham, A.; Gilbert, M.; Vincent, B.; Vandervorst, W. Phys. Status Solidi C 2012, 9, 1924-1930
45. Gassenq, A.; Gencarelli, F.; Van Campenhout, J.; Shimura, Y.; Loo, R.; Narcy, G.; Vincent, B.; Roelkens, G. Opt. Express 2012, 20, 27297-27303
46. McCall, S. L.; Levi, A. F. J.; Slusher, R. E.; Pearton, S. J.; Logan, R. A. Appl. Phys. Lett. 1992, 60, 289
47. Shambat, G.; Cheng, S.-L.; Lu, J.; Nishi, Y.; Vuckovic, J. Appl. Phys. Lett. 2010, 97, 241102
48. Cho, S.; Chen, R.; Koo, S.; Shambat, G.; Lin, H.; Park, N.; Vuckovic, J.; Kamins, T. I.; Park, B.-G.; Harris, J. S. IEEE Photonics Technol. Lett. 2011, 23, 1535-1537
49. Ghrib, A.; El Kurdi, M.; de Kersauson, M.; Prost, M.; Sauvage, S.; Checoury, X.; Beaudoin, G.; Sagnes, I.; Boucaud, P. Appl. Phys. Lett. 2013, 102, 221112
50. Gupta, S.; Chen, R.; Huang, Y.-C.; Kim, Y.; Sanchez, E.; Harris, J. S.; Saraswat, K. C. Nano Lett. 2013, 13, 3783-3790
51. Cheng, R.; Wang, W.; Gong, X.; Sun, L.; Guo, P.; Hu, H.; Shen, Z.; Han, G.; Yeo, Y.-C. ECS J. Solid State Sci. Technol. 2013, 2, 138-145
52. Vegard, L. Z. Phys. 1921, 5, 17-26
53. Lin, J.-Y. J.; Gupta, S.; Huang, Y.-C.; Kim, Y.; Jin, M.; Sanchez, E.; Chen, R.; Balram, K.; Miller, D.; Harris, J.; Saraswat, K. Symp.VLSI Technol., Dig. Tech. Pap. 2013, 33-34
54. Ishikawa, Y.; Wada, K.; Cannon, D. D.; Liu, J.; Luan, H.-C.; Kimerling, L. C. Appl. Phys. Lett. 2003, 82, 2044
55. Slusher, R. E.; Levi, A. F. J.; Mohideen, U.; McCall, S. L.; Pearton, S. J.; Logan, R. A. Appl. Phys. Lett. 1993, 63, 1310
56. Tseng, H. H.; Wu, K. Y.; Li, H.; Mashanov, V.; Cheng, H. H.; Sun, G.; Soref, R. A. Appl. Phys. Lett. 2013, 102, 182106
57. Ragan, R.; Atwater, H. A. Appl. Phys. Lett. 2000, 77, 3418
58. Oehme, M.; Kasper, E.; Schulze, J. ECS J. Solid State Sci. Technol. 2013, 2, R76-R78
59. Kaschel, M.; Schmid, M.; Gollhofer, M.; Werner, J.; Oehme, M.; Schulze, J. Solid-State Electron. 2013, 83, 87-91
60. Zhang, D.; Xue, C.; Cheng, B.; Su, S.; Liu, Z.; Zhang, X.; Zhang, G.; Li, C.; Wang, Q. Appl. Phys. Lett. 2013, 102, 141111
61. Hull, R.; Bean, J. C.; Cerdiera, F.; Fiory, A. T.; Gibson, J. M. Appl. Phys. Lett. 1986, 48, 56